CN107385390A - 掩模和掩模组件 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于在基板上形成图案的掩模。该掩模包括通过阳极氧化金属形成的阳极氧化膜，配置为垂直穿过阳极氧化膜并且以与图案对应的关系形成的至少一个透射孔，形成在阳极氧化膜中的具有小于透射孔的直径的多个孔，和提供在每个孔中的磁性材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种掩模和掩模组件。本发明的掩模包括但不限于在形成有机发光二极管的发光层时所使用的用于有机发光二极管的掩模。
背景技术
有机发光二极管(OLED)，是平板显示器的一种，是一种利用掩模(荫罩)的典型电子元件。近年来，有机发光二极管得到了广泛发展并用作为诸如手机等的个人移动通信设备的显示器。有机发光二极管极薄并具有以下优势，有机发光二极管能以矩阵形式寻址，并且即使在15伏或以下的低电压也能驱动。
当制造这种有机发光二极管时，掩模(障板)通常用于形成有机材料沉积区域和第二电极。特别是，当制造包括RGB像素的全彩有机发光二极管时，使用掩模形成各个RGB像素的区域。因此，理所当然的是，掩模的分辨率是很高的。基板和掩模的对准是决定有机发光二极管的图像质量的一个非常重要的因素。
通常，当制造用于有机发光二极管的掩模时，在金属片上涂覆光致抗蚀剂(PR)。通过使用光掩模的曝光和显影过程形成图案(或图案无需任何掩模直接由曝光装置形成)。此后，通过蚀刻将图案转移到金属片上，从而制造掩模。
作为用于制造掩模的金属片，可使用铜、镍、不锈钢等。然而，一般使用属于镍铁合金的因瓦合金作为金属片。与用作基板的玻璃的线性热膨胀系数(3.20×10-6/℃)相比，因瓦合金具有极低的线性热膨胀系数(1至2×10-6/℃)。因此，掩模相对于基板的尺寸不太可能受高温沉积过程中的热影响而发生改变。因此，因瓦合金的优势在于，其能够避免在基板对准掩模时的沉积位置与在高温沉积时沉积材料的沉积位置之间的错位。
然而，因瓦合金存在不易通过处理或蚀刻形成图案的问题。图1(a)是示出一种状态的剖视图，其中不能确保蚀刻时所形成的透射孔10的内壁的平直度并且在用于形成图案的蚀刻过程中未均匀形成透射孔10的内部宽度(d1≠d2)。如果如图1(a)所示沉积有机发光材料20，则有机发光材料20将以大于设计沉积区域的宽度d1的实际沉积区域22的宽度d2沉积在基板30上。有机发光材料20的边缘部分的高度比具有宽度d2的实际沉积区域22的中心部分的高度低。因此，会产生在发光时边缘部分看起来比中央部分暗的副作用。这样，由因瓦合金制成的掩模受到难以获得比特定分辨率高的分辨率的图案的限制。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：韩国专利申请公开No.2014-0106986
专利文献2：日本专利申请公开No.
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种掩模和掩模组件，使得能够获得高分辨率图案，以及在不用单独的磁性构件支撑的情况下能容易地且独立地使其与基板接触。
根据本发明的一方面，提供了一种用于在基板上形成图案的掩模，该掩模包括：通过阳极氧化金属形成的阳极氧化膜；配置为垂直穿过阳极氧化膜并且以与图案对应的关系形成的至少一个透射孔；形成在阳极氧化膜中的具有小于透射孔的直径的多个孔；和提供在每个孔中的磁性材料。
在掩模中，阳极氧化膜可包括配置为封闭每个孔的一端的阻挡层，并且至少部分磁性材料可提供在每个孔的底部中。
在掩模中，透射孔可具有在垂直方向均匀的直径。
在掩模中，磁性材料可由镍制成。
在掩模中，该图案可通过在覆盖有掩模的基板上沉积有机发光材料形成。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于在基板上形成图案的掩模组件，该掩模组件包括：掩模；和配置为使掩模与基板紧密接触的磁板，其中该掩模包括通过阳极氧化金属形成的阳极氧化膜，配置为垂直穿过阳极氧化膜并且以与图案对应的关系形成的至少一个透射孔，形成在阳极氧化膜中的具有小于透射孔的直径的多个孔，和提供在每个孔中的磁性材料，其中磁板和磁性材料具有磁性，当将基板插在掩模和磁板之间时，通过磁性材料和磁板之间产生的磁力将基板压在掩模上。
在掩模组件中，阳极氧化膜可包括配置为封闭每个孔的一端的阻挡层，并且至少部分磁性材料可提供在每个孔的底部中。
在掩模组件中，透射孔可具有在垂直方向均匀的直径。
在掩模组件中，磁性材料可由镍制成。
在掩模组件中，该图案可通过在覆盖有掩模的基板上沉积有机发光材料形成。
根据本发明，可实现以下效果。
使用通过阳极氧化金属形成的阳极氧化膜，能容易地获得高分辨率图案。
可单独使阳极氧化膜与基板接触，而无需用因瓦合金等制成的磁性构件支撑。因此容易使用阳极氧化膜。
附图说明
图1(a)是示出用于有机发光二极管的常规掩模的透射孔区域的放大剖视图。
图1(b)是通过使用用于有机发光二极管的常规掩模沉积有机发光材料而得到的有机发光二极管的放大平面图。
图2是根据本发明的优选实施例示出的用于有机发光二极管的沉积设备的剖视图。
图3是根据本发明的优选实施例的用于有机发光二极管的框架和掩模的透视图。
图4是在其中用于有机发光二极管的掩模、基板和固定装置被彼此层压在一起的状态下，一个单元掩模图案部分的部分放大剖视图。
图5是示出图4所示的单元掩模图案部分的变形的部分放大剖视图。
图6是图4所示的透射孔区域的放大剖视图。
图7(a)至7(e)是示出用于有机发光二极管的掩模的制造顺序的剖视图。
图8(a)是示出其中有机发光材料沉积在图4所示的单元掩模图案部分上的状态的放大剖视图。
图8(b)是有机发光二极管的放大平面图。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本发明的优选实施例。从结合附图给出的优选实施例的以下描述中，优势、特点及实现它们的方法将变得明显。然而，本发明不限于本文所述的实施例，而是可以以许多不同的形式体现。相反，本文所公开的实施例是为了确保该公开变得彻底和完善，以及为了确保本发明的观点已被充分传递给在相关领域具有普通知识的人员。本发明仅由权利要求限定。在整个说明书中，相同的参考标记指定相同的部件。
本文所使用的术语是为了描述实施例，而不意指限制本发明。在本说明书中，除非另有特别提及，单数形式包括复数形式。本文所使用的术语“包含”或“包含的”一词，是指本文所提到的部件、步骤、操作或元件不排除一个或多个其他部件、步骤、操作或元件的存在或添加。此外，以描述顺序呈现的参考符号并不一定限于指定顺序。
将参考剖视图和/或平面图描述本文所公开的实施例，这些剖视图和/或平面图都是示出本发明的理想的示例性视图。在附图中，为了有效描述技术内容，将放大层和区域的厚度。因此，示例性视图的形式可根据制造技术和/或公差来改变。出于这个原因，本发明的实施例不限于附图所示例的特定形式，而可包括根据制造过程所产生的形式变化。因此，附图所示例的区域具有一般属性。附图所示区域的形状仅示例元件区域的具体形式，并不限制本发明的范围。
现将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
在描述不同的实施例时，为了方便起见，具有相同功能的部件将被赋予相同的名称和相同的参考数字，即使该部件被包括在不同实施例中。此外，为了方便起见，在一个实施例中描述的配置和操作将在另一个实施例中省略。
参考图2至8，根据本发明的优选实施例的用于有机发光二极管的掩模101由通过阳极氧化金属得到的阳极氧化膜形成。掩模101包括：多个规则排列的孔112；透射孔114，其通过阳极氧化膜垂直延伸，使得有机发光材料通过透射孔114来提供并沉积在基板200上；和布置在孔112内的磁性材料113。
在下文中，用于有机发光二极管的掩模101将被称为掩模101。
首先，将描述其中安装掩模101的沉积设备100。然后，将详细描述掩模101。
如图2所示，用于有机发光二极管的沉积设备100包括配置为将有机发光材料提供到基板200的有机发光材料源400、定位在基板200和有机发光材料源400之间的掩模101，和定位在基板200上方并配置为使掩模101与基板200紧密接触的固定装置300。所述固定装置300优选为磁铁或磁板。
掩模101的上表面与基板200相对并接触。
如图2所示，用于有机发光二极管的沉积设备100包括真空室220、布置在真空室220内部的安装台210，和安装在安装台210上的并配置为保持掩模101的框架180。
由有机发光材料源400提供的有机发光材料通过掩模101、特别是掩模101的透射孔114来提供，并沉积在基板200的下表面上。
在下文中，将参考图3至8详细描述掩模101和保持掩模101的框架180。
如图3所示，保持掩模101的框架180包括矩形框181和布置在该框181内部的多个间隔开的平行横梁182。
框181形成有中空的内部。横梁182布置在框181的中空内部中，以在框181内部限定多个空间184。
如图3所示，掩模101被放置并固定到框架180上。更具体地说，掩模101被放置在框181和横梁182上，并通过焊接等被固定在其上。多个沟槽105可对称地形成在掩模101的相对边缘中。
如图3所示，掩模101以矩形板形状形成，以具有小于框架180的面积。多个掩模101可并排固定到框架180的上表面上。
如图3和4所示，多个单元掩模图案部分103形成在掩模101中。每个单元掩模图案部分103具有形成的多个透射孔114以穿透单元掩模图案部分103。
图4是示出了在掩模101、基板200和固定装置300如图2所示彼此层压在一起的状态下的一个单元掩模图案部分103的部分放大剖视图。
如图4所示，基板200被定位成与掩模101的上表面相接触。用于使掩模101与基板200紧密接触的固定装置300被定位在基板200上。所述固定装置300优选为磁铁或磁板。
如图4和5所示，掩模101可由通过阳极氧化金属得到的阳极氧化膜形成。掩模101具有多个规则排列的孔112。形成具有比孔112更大的内部宽度的透射孔114以穿透掩模101。
掩模101通过阳极氧化金属和然后除去作为基材金属的金属来形成。如图4所示，至少部分掩模101可由包括阻挡层116和多孔层117的多孔阳极氧化膜形成。更具体地说，掩模101可包括具有孔112的多孔层117和形成在多孔层117下面的阻挡层116，以便封闭孔112的一端。孔112的上端形成为穿透掩模101的上表面，即多孔层117的上表面。此外，孔112的下端被阻挡层116封闭。
形成在掩模101中的孔112的内部宽度可在几纳米(nm)到300纳米的范围内。垂直于孔112的纵向方向的方向上的横截面具有圆形形状。
特别地，作为掩模101的基材的金属是非磁性的，并且可包括铝。掩模101可优选为通过阳极氧化铝形成的阳极氧化铝膜。
如图4至6所示，磁性材料113布置在每个孔112的内部。更具体地说，磁性材料113可通过在每个孔112的内部电镀磁性金属来形成。磁性材料113可优选由镍制成。
如图4和6所示，当掩模101包括阻挡层116时，至少部分磁性材料113形成在每个孔112的内底部上。磁性材料113的较低部分，即定位在每个孔112的内部下侧上的和邻近阻挡层116的磁性材料113部分，可通过电镀(AC电镀)形成。
在使用化学镀的情况下，存在电镀在邻近阻挡层116的每个孔112的内部较低部分(或底部部分)上进行得不充分的问题。这个问题能通过使用电镀(AC电镀)来解决。
定位在每个孔112的中心和上部区域的磁性材料113的部分可通过化学镀或电镀(AC电镀)形成。
通过除去定位在每个孔112的下面的阻挡层116部分，可进一步增加每个孔112的垂直长度。作为磁性材料113的镍被镀在每个孔112的内部。
所述磁性材料113具有磁性，并通过固定装置300也即磁铁或磁板的磁力使其倾向于被拉向基板200。因此，磁性材料113用于使掩模101与基板200紧密接触。也就是说，通过磁性材料113可使由阳极氧化膜形成的掩模101容易且独立地与基板200接触，而不需要由单独的磁性元件支撑掩模101。
通常，已使用具有磁性和低热膨胀系数的因瓦合金以使掩模101与基板200紧密接触。然而，使用因瓦合金的问题在于，因瓦合金难以通过处理或蚀刻形成图案。
通过阳极氧化铝得到的阳极氧化膜具有约为1.8×10-6/℃的极低线性热膨胀系数。因此，掩模101可仅由阳极氧化膜形成，而不需要由具有低线性热膨胀系数的单独构件支撑。换句话说，如此形成的掩模101不太可能由于热的影响发生尺寸变化。因此，即使掩模101仅由阳极氧化膜形成而不需要由诸如因瓦合金等的单独构件支撑，其也可能避免在高温环境下沉积时沉积材料的沉积位置移动。
如图5所示的变形所示，掩模101可以是仅由具有多个孔112的多孔层117形成的阳极氧化膜。换句话说，掩模101可通过阳极氧化金属和然后不仅除去金属还除去阻挡层116来形成。因此，图5所示的掩模101的孔112垂直穿透掩模101。也就是说，孔112形成为穿透掩模101的上表面和下表面。在垂直方向上延伸的多个孔112形成在掩模101中。磁性材料113形成在每个孔112的内部，以便从掩模101的上端延伸到其下端。
同时，多个透射孔114形成为穿透掩模101的上表面和下表面。在图4所示的例子中，透射孔114形成为穿透多孔层117和阻挡层116两者。在图5中所示的变形中，透射孔形成为穿透多孔层117。也就是说，透射孔114被垂直形成为完全穿透掩模101也即阳极氧化膜。
如图6所示，透射孔114的内部宽度为大于孔112的内部宽度(d3＜d4)。如图4所示，孔112可定位在间隔开的透射孔114之间。沿垂直于透射孔114的纵向方向的方向上取得的横截面可具有圆形形状、椭圆形形状或多边形形状。
此外，透射孔114具有从掩模101的上表面到下表面的恒定的内部宽度。换句话说，透射孔114的内部宽度从每个透射孔114的上端到下端是恒定的。由有机发光材料源400提供的有机发光材料通过每个透射孔114来迁移并沉积在基板200上。使用RGB(红-绿-蓝)材料作为有机发光材料。
在下文中，将参考图7(a)至7(e)描述使用阳极氧化膜制造掩模101的方法。
在第一步骤中，如图7(a)所示，铝板160被阳极氧化以在其一个表面上形成包括阻挡层116和多孔层117的多孔阳极氧化膜120。
在第二步骤中，如图7(b)所示，执行蚀刻，使得多孔阳极氧化膜120和铝板160被垂直穿透。也就是说，通过蚀刻多孔阳极氧化膜120形成透射孔114，以及通过刻蚀铝板160形成通孔115。透射孔114和通孔115可通过使用相对于多孔阳极氧化膜120和铝板160不同的蚀刻溶液来各自形成。透射孔114和通孔115相互连通。
在第三步骤中，如图7(c)所示，在每个孔116的邻近阻挡层116的内部较低区域中，通过电镀(AC电镀)诸如镍等的金属来形成磁性材料113。
在第四步骤中，如图7(d)所示，在上述第三步骤之后，在每个孔112内部的中部和上部区域中，通过化学镀诸如镍等的金属来更多地制造磁性材料113。在第四步骤中，就像第三步骤，可通过电镀(AC电镀)来镀金属。
在第五步骤中，如图7(e)所示，移除铝板160以得到掩模101。虽然在图7(e)所示的例子中留下了阻挡层116，但可以在移除铝板160时移除阻挡层116。
根据由阳极氧化膜经如上所述形成的掩模101，能够通过蚀刻来确保透射孔114的内壁的平直度，即透射孔114的均匀内部宽度。这使得能够容易地获得在基板200上沉积有机发光材料时所使用的高分辨率图案。
如图8(a)所示，使用包括具有均匀内部宽度的透射孔114的掩模101将有机发光材料500淀积在基板200上。在这种情况下，与图1(a)和图1(b)所示的现有技术不同，通过在基板200上沉积有机发光材料500而获得的沉积区域510以从边缘到其中心的均匀厚度形成。此外，这能够增加实际沉积在基板200上的沉积区域510的边缘(具有宽度d6)与设计的的沉积区域的边缘(具有宽度d5)之间的匹配度。此外，当沉积区域510的边缘被定义为多边形边缘时，就能形成所设计的多边形边缘。
由于上述优势，与所设计的沉积区域510一致地精确图案化有机发光材料500。不会产生沉积区域510的边缘部分看起来比其中央部分暗的副作用。因此，能够获得高分辨率的有机发光二极管。
在现有技术频繁使用因瓦合金的情况下，当通过蚀刻形成图案时，会如图1(a)所示在穿透孔10的内壁上产生底切等。因此，存在不能获得具有均匀内部宽度(d1≠d2)的透射孔10的问题。出于这个原因，如图1(b)所示，有机发光材料20沉积在基板200上使得实际沉积区域20的宽度d2大于所设计的沉积区域24的宽度d1。此外，当有机发光材料20的沉积区域的边缘被定义为多边形边缘时，该沉积区域不是以多边形形状形成，而是以曲线形状形成。在具有宽度d2的实际沉积区域22中，有机发光材料20的边缘部分的高度比中心部分的高度低。因此，会产生当发射光时边缘部分看起来比中央部分暗的副作用。然而，根据本发明，通过使用阳极氧化膜作为掩模101，图案能通过蚀刻来精确地形成。
如图8(b)所示，使用上述用于有机发光二极管的掩模101制造的有机发光二极管包括基板200和在沉积区域510中沉积在基板200上的有机发光材料500。沉积区域510由多边形边缘限定。多边形边缘具有具棱角。可选择地，沉积区域510可具有圆形形状或椭圆形形状。
有机发光材料500的沉积区域510被形成为具有从边缘部分到中心部分的均匀高度。因此，能够获得高分辨率性能，而不会不产生边缘部分看起来比中央部分暗的副作用。
与此同时，用于制造上述有机发光二极管的方法包括：准备基板200的步骤；在基板200上布置掩模101的步骤，掩模101由通过阳极氧化金属得到的阳极氧化膜形成，掩模101包括垂直穿过阳极氧化膜的透射孔114，多个孔112和形成在每个孔112的内部的磁性材料113；和通过透射孔114提供有机发光材料500以使其沉积在基板200上的步骤。
有机发光二极管在图2所示的用于有机发光二极管的沉积设备100内制造。
在真空室220内准备基板200。在安装台210上放置和安装保持掩模101的框架180。在将要沉积有机发光材料500(未在图2中示出)的基板200上布置掩模101。在基板200上布置掩模101的原因是为了在基板200上以指定图案沉积有机发光材料500。此后，从存在于掩模101下方的有机发光材料源400提供有机发光材料500，并通过透射孔114(未在图2中示出)将其以指定图案沉积在基板200上，从而获得有机发光二极管。
虽然在上面已经描述了用于有机发光二极管的掩模和用于有机发光二极管的掩模组件，但根据本发明的掩模和掩模组件不仅可适用于制造有机发光二极管还适用于在基板上沉积图案的情况。
虽然在上面已经描述了本发明的优选实施例，但是，在不偏离权利要求中所限定的本发明的精神和范围情况下，相关技术领域的技术人员将能够多样化地改变或修改本发明。
Claims (11)
1.一种用于在基板上形成图案的掩模，包括：
通过阳极氧化金属形成的阳极氧化膜；
配置为垂直穿过阳极氧化膜并且以与图案对应的关系形成的至少一个透射孔；
形成在阳极氧化膜中的具有小于透射孔的直径的多个孔；和
提供在每个孔中的磁性材料。
2.根据权利要求1所述的掩模，其中阳极氧化膜包括多孔层和阻挡层，并且至少部分磁性材料提供在每个孔的底部中。
3.根据权利要求1或2所述的掩模，其中透射孔具有在垂直方向上均匀的直径。
4.根据权利要求1或2所述的掩模，其中磁性材料由镍制成。
5.根据权利要求1或2所述的掩模，其中该图案通过在覆盖有掩模的基板上沉积有机发光材料形成。
6.一种用于在基板上形成图案的掩模组件，包括：
掩模；和
配置为使掩模与基板紧密接触的磁板，
其中，该掩模包括通过阳极氧化金属形成的阳极氧化膜，配置为垂直穿过阳极氧化膜并且以与图案对应的关系形成的至少一个透射孔，形成在阳极氧化膜中的具有小于透射孔的直径的多个孔，和提供在每个孔中的磁性材料，
其中，磁板和磁性材料具有磁性，当将基板插在掩模和磁板之间时，通过磁性材料和磁板之间产生的磁力将基板压在掩模上。
7.根据权利要求6所述的掩模组件，其中阳极氧化膜包括多孔层和阻挡层，并且至少部分磁性材料提供在每个孔的底部中。
8.根据权利要求6或7所述的掩模组件，其中阳极氧化膜包括配置为封闭每个孔的一端的阻挡层，并且至少部分磁性材料提供在每个孔的底部中。
9.根据权利要求6或7所述的掩模组件，其中透射孔具有在垂直方向上均匀的直径。
10.根据权利要求6或7所述的掩模组件，其中磁性材料由镍制成。
11.根据权利要求6或7所述的掩模组件，其中该图案通过在覆盖有掩模的基板上沉积有机发光材料形成。
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